驾驶室的特征模板CAD设计技术应用

　　本文介绍了驾驶室的特征模板CAD设计技术相关应用。

　　通过定制白车身特征模板库和塑料件特征模板库，设计人员在CAD建模方面不再进行重复性工作，从而总体上提高了车身设计建模的效率，缩短了产品开发周期，取得了良好的应用效果。

　　背景

　　模板技术是指以设计软件为载体，将产品开发设计中频繁应用的几何特征、典型结构、典型断面、典型零件、总成、设计方法、设计规则及设计标准IT化形成单独可以重复调用使用库或模块文件。

　　常用车身零件都包含孔、筋、凸台和翻边等几何特征，设计师需要耗费大量时间进行这些形状相同但尺寸不同的几何特征建模工作。随着CAD技术发展，国外汽车行业逐步开始采用模板技术代替传统建模手段进行产品设计开发，相对于传统建模手段，模板技术避免了设计师的重复劳动，提高了产品设计效率，缩短了产品的建模时间。

　　模板根据IT化内容的不同分为特征模板、零件模板、总成模板及流程模板。特征模板是指将产品设计建模经常使用孔、筋、凸台和翻边等几何特征IT化形成特征模板库。冲压件常见的几何特征见图1。

图1 冲压件常见的几何特征

　　一汽技术中心车身部在2006年完成白车身特征模板库(见图2)和塑料件特征模板库(见图3)定制工作，下面我们以CATIA V5软件为设计软件对白车身特征模板的开发和使用进行介绍。

图2 白车身特征模板库

图3 塑料件特征模板库

　　特征模板的开发

　　特征模板开发首要的工作是确定需要定制的白车身几何特征，每个企业需要结合自身产品开发的特点来定制几何特征，因此各个企业的特征模板库并不相同。选取IT化的几何特征必须具备以下原则：必须是频繁使用的几何特征;几何特征不能过于复杂。

　　对于不经常使用的几何特征，我们不需要也不值得创建;而对于复杂的几何特征，如果定制容易在使用时发生问题，而且使用比较复杂，因而经常将复杂的几何特征分成几个几何特征进行定制，从而实现复杂特征模板创建工作。白车身特征模板见图4。

图4 白车身特征模板

　　根据已经确定开发定制的几何特征，企业需要确认模板输入条件及输出结果，特征模板的输入条件及输出结果必须根据本企业建模规则同时结合设计师建模习惯进行认定。特征模板输入、输出条件见图5。

图5 特征模板输入、输出条件

　　在CATIA V5 GSD模块，创建需要IT化几何特征，输入几何特征与输入结果应分别放在不同几何图形集中，随后使用CATIA 技术创建特征模板库。

　　特征模板主要使用UDF和Powercopy两种方式进行创建，其具体区别是使用UDF方式创建特征模板后，结构树只增加了一个特征，其参数在此特征下面，如图6所示;使用Powercopy方式创建特征模板后，结构树增加了Parameters项，其下面是参数;增加了Relations项，其下面是建立的关系式等;同时增加了新的几何图形集，内部是全部特征的创建历史特征。

图6 参数设定对话框

　　特征模板创建工作需要使用CATIA V5产品结构、库编译器和GSD等模块，在创建特征模板的过程中，可以将本企业规则和方法例如设计规则、冲压件设计方法及相关的工艺规定等内容添加进来，从而避免低级错误的产生。

　　为了方便设计人员的使用，我们最后需要编写具体操作使用指导手册。

　　特征模板的使用

　　在CATIA V5文档窗口内，点击Catalog Browser 按钮，在弹出的窗口上，选择Browse another catalog ，选择模板所在的库文件。打开库文件后，在对话框左侧选择要应用的特征类型(例如Flange)，双击进入下一个窗口，同样在对话框左侧选择要应用的特征类型(例如Elongated_Flange)，双击进入。

　　设计人员根据CATIA窗口左下角的提示，选择相对应的输入条件，当选择的输入条件处于高亮时，对话框下方图形区，对应的几何元素为橙色，这是要求用户在CATIA的图形区选择相对应几何元素，当用户选择好后，输入条件的下一项处于高亮状态，下部的图形区内也是对应的项目变为橙色，要求你继续选择这一项输入条件，直到所有输入条件都指定完毕完。

　　在这些操作里面，当用户选择直线或曲面作为输入时，在直线、曲面上会有方向箭头，用户可以点击此箭头来改变此方向，它将会对创建的特征产生影响，具体影响与创建特征模板过程有关。

　　完成输入条件后，用户点击Parameters按钮进行特征几何尺寸参数设定，在弹出Parameters对话框内，可以改变对应的参数值，具体的参数值与输入条件设定有关。

　　最后，点击OK按钮，完成几何特征的创建。

　　结束语

　　一汽技术中心与中国达索公司及迅利公司合作，定制白车身特征模板库和塑料件特征模板库，通过这2个模板库在项目中使用来看，设计人员在CAD建模方面不再进行重复性工作，从而总体上提高了车身设计建模的效率，缩短了产品开发周期，取得了良好的应用效果。